ما هي خلايا التركيز؟
يمكن تعريف خلايا التركيز على أنّها خلايا كهروكيميائية تتكون من خليتين نصفيتين، حيث تكون الأقطاب الكهربائية متماثلة، ولكنّها تختلف في التركيز. نظرًا لأنّ الخلية ككل تسعى جاهدة للوصول إلى التوازن، يتم تخفيف نصف الخلية الأكثر تركيزًا ويزداد تركيز نصف الخلية ذات التركيز المنخفض عن طريق نقل الإلكترونات بين هاتين الخليتين النصفيتين، لذلك عندما تتحرك الخلية نحو التوازن الكيميائي يتم إنشاء فرق جهد.
خلية التركيز هي نوع من الخلايا الجلفانية، حيث تتكون نصف الخلايا من نفس المادة ولكن بتركيزات مختلفة. تعطي هذه الخلايا فرقًا بسيطًا في الجهد أثناء التحرك نحو التوازن الكيميائي الذي يمكن قياسه باستخدام مقياس الفولتميتر.
أنواع خلايا التركيز:
يمكن تصنيف خلايا التركيز إلى نوعين وهما: خلايا تركيز القطب وخلايا تركيز المنحل بالكهرباء. خلايا تركيز القطب: تتكون هذه الخلايا من محاليل متطابقة تستخدم كإلكتروليت في كل نصف خلية ومع ذلك، تختلف الخلايا النصفية في تركيز القطب (تتكون الأقطاب الكهربائية من نفس المادة). مثال على هذا النوع من الخلايا سيكون عبارة عن خلية تتكون من قطبين هيدروجين يتعرضان لضغوط متفاوتة، ولكنهما مغموران في نفس المحاليل (تحتوي على أيونات الهيدروجين).
خلايا تركيز المنحل بالكهرباء: تتكون هذه الخلايا من أقطاب كهربائية متطابقة مغمورة في محاليل نفس الإلكتروليت، ولكن بتركيزات مختلفة. في هذه الخلايا، يميل المنحل بالكهرباء إلى الانتشار من محاليل التركيز الأعلى نحو الحلول ذات التركيز المنخفض، مثال على هذا النوع من الخلايا هو خلية، حيث يتكون الأنود من Zn / Zn2 + (0.1M)، بينما يتكون الكاثود من Zn2 + (0.01M) / Zn. في هذه الخلية، يرجع تدفق الإلكترونات من القطب الموجب إلى القطب السالب إلى اختزال أيونات Zn2 + في القطب السالب إلى الزنك المعدني.
مكونات خلية التركيز:
- جسر الملح: يقدم جسر الملح الحل الأمثل لفصل نصف خليتين مع توفير مسار لنقل الأيونات. تتفاعل الأسلاك الكهربائية مع تدفق الأيونات من خلالها. سيؤدي عدم وجود جسر الملح أيضًا إلى تراكم الإلكترونات في نصف خلية من التدفق الوارد للإلكترونات التي تنتمي إلى النصف الآخر من الخلية.
- قطب كهربائي: يسمى القطبان الكهربائيان بالكاثود (الجانب الأيمن) والأنود (الجانب الأيسر). يفقد الأنود الإلكترونات وهو الموقع الذي تحدث فيه الأكسدة، في حين أنّ القطب السالب هو المنطقة التي تتراكم فيها الإلكترونات ويحدث الاختزال.
- الفولتميتر: يستخدم الفولتميتر لقياس جهد الخلية للخلية. يشار أيضًا إلى إمكانات الخلية باسم القوة الدافعة الكهربائية (أو EMF). يتم وضع الفولتميتر بشكل عام بين نصف خليتين.
